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机械设计习题集

机械设计习题集

机械设计教学组编

2007年9月

机械设计总论…………………………………………………………3

螺纹联接和螺旋传动…………………………………………………6

轴毂联接………………………………………………………………14

带传动…………………………………………………………………16

链传动…………………………………………………………………18

齿轮传动、蜗杆传动…………………………………………………22

滚动轴承………………………………………………………………31

滑动轴承………………………………………………………………38轴………………………………………………………………………42

联轴器和离合器………………………………………………………46

弹簧……………………………………………………………………47

模拟题…………………………………………………………………49

机械设计总论

一．判断题

1．凡零件只要承受静载荷，则都产生静应力。

（）

2．当零件的尺寸由刚度条件决定时，为了提高零件的刚度，可选用高强度合金钢制造。

（）

3．机械零件在工作中发生失效，即意味该零件一定产生了破坏。

（）

4．在变应力中，当r=-1时，σm=0，σa=σmax。

（）

5．在变应力中，当r=C（常数）时，σa/σm是随时间变化的。

（）

6．润滑油的粘度与温度有关，且粘度随温度的升高而增大。

（）

7．某截面形状一定的零件，当其尺寸增大时，其疲劳极限值将随之降低。

（）

8．对于理论上为线接触的两接触表面处的接触应力σH与法向外载荷F成线性关系。

（）

9．机械零件设计计算中最基本的设计准则是强度准则。

（）

10．工业用润滑油的粘度会因为温度的升高而降低。

（）

11．钢的强度极限愈高，对应力集中愈敏感。

（）

12．变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生。

（）

二．单项选择题

1．零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度。

（a）提高（b）降低

（c）不变（d）提高或降低视处理方法而定

2．某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=300MPa，若疲劳曲线指数m=9，应力循环基数N0=107，当该零件工作的实际应力循环次数N=105时，则按有限寿命计算，对应于N的疲劳极限为MPa。

（a）300（b）428（c）500.4（d）430.5

3．零件的形状、尺寸、结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度______。

（a）较高（b）较低（c）相同

4．变应力特性可用σmax、σmin、σm、σa、r这五个参数中的任意______来描述。

（a）一个（b）两个（c）三个（d）四个

5．在图示零件的极限应力简图中，如工作应力点M所在的ON线与横轴间夹角θ=45°，则该零件受的是。

（a）不变号的不对称循环变应力（b）变号的不对称循环变应力

（c）脉动循环变应力（d）对称循环变应力

6．下列四种叙述中______是正确的。

（a）变应力只能由变载荷产生

（b）静载荷不能产生变应力

（c）变应力是由静载荷产生

（d）变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生

7．零件的截面形状一定，当绝对尺寸（横截面尺寸）增大时，其疲劳极限值将随之______。

（a）增高（b）降低（c）不变

8．两相对滑动的接触表面，依靠吸附的油膜进行润滑的摩擦状态称为______。

（a）液体摩擦（b）干摩擦

（c）混合摩擦（d）边界摩擦

9．两摩擦表面被一层液体隔开，摩擦性质取决于液体内部分子间粘性阻力的摩擦状态称为______。

（a）液体摩擦（b）干摩擦

（c）混合摩擦（d）边界摩擦

10．某四个结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁，若承受最大应力σmax的值相等，而应力循环特性分别为+1、0、-0.5、-1，则其中最易发生失效的零件是______。

（a）甲（b）乙（c）丙（d）丁

11．两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值______。

（a）相等（b）不相等（c）是否相等与材料和几何尺寸有关

三．填空题

1．影响机械零件疲劳强度的主要因素有、、及。

（列举三项）

2．静应力由静载荷产生，变应力可由和产生。

3．在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生应力，也可能产生应力。

4．机械零件的表面破坏形式主要有、、

。

5．产品设计中的“三化”是指、、及。

6．在静应力工况下，机械零件的强度失效是或。

7．钢制零件的疲劳曲线（σ-N曲线）中，当N

8．提高零件表面接触强度的主要措施有、、

及。

（列举三项）

9．对于在规律性的不稳定变应力作用下的零件，进行疲劳强度计算的基本理论是

，其数学表达式为。

10．按摩擦状态不同，摩擦可分为、、

及。

11．按建立压力油膜的原理不同，流体润滑主要有

及。

12．在润滑状态下，磨损可以避免，而在润滑及润滑状态下，磨损则不可避免。

13．磨损按破坏机理不同，可分为、、、及四种基本类型。

14．边界润滑时，可能形成的边界膜有、、

及三种。

15．选择滑动轴承润滑用油时，对液体摩擦轴承主要考虑油的；对非液体摩擦轴承主要考虑油的。

16．润滑油的主要性能指标是；润滑脂的主要性能指标是。

17．机械零件受载时，在处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而。

四．综合题

1．已知某钢材的机械性能为：

σ-1=500MPa，σS=1000MPa，σ0=800MPa。

由该材料制成的零件在工作中承受非对称循环变应力，其应力循环特性r=0.3，工作应力σmax=500MPa，疲劳极限综合影响系数Kσ=1.8。

（1）试按比例绘制零件的疲劳极限应力线图；

（2）在图上标出工作应力点M及对应的极限应力点M´，并计算安全系数Sca；

（3）若要求安全系数S=1.5，判断该零件的强度是否满足要求？

螺纹联接和螺旋传动

一．判断题

1.受轴向工作载荷F的紧螺栓联接，螺栓所受的总拉力F2等于预紧力F0和工作载荷F之和。

（）

2.受横向变载荷的普通螺栓联接中，螺栓所受的力为静载荷。

（）

3.双向传力的滑动螺旋采用的螺纹类型中，以梯形和锯齿形螺纹应用最广。

（）

4.紧螺栓联接中螺栓受轴向变载荷时，它所受变应力中的最小应力

=常数。

（）

5.承受横向载荷作用的螺栓联接中，螺栓一定是受剪切作用的。

（）

6．在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的就是提高刚度。

（）

7．采用凸台或沉头座孔作为螺栓头或螺母的支承面是为了避免螺栓受附加弯曲应力作用。

（）

8．在螺纹联接中，采用悬置螺母或环槽螺母的目的是使各旋合圈螺纹牙上的载荷趋于均匀。

（）

9．受转矩作用的螺栓组联接中，各螺栓的布置应尽量远离转轴。

（）

10．受倾覆力矩的螺栓组联接中，各螺栓的布置应尽量远离翻转轴线。

（）

11．螺纹升角增大，则螺纹联接的自锁性能提高。

（）

二．单项选择题

1．在常用的螺旋副中，自锁性能最好的螺纹是______。

（a）三角形螺纹（b）梯形螺纹

（c）锯齿形螺纹（d）矩形螺纹

2．当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用______。

（a）螺栓联接（b）螺钉联接

（c）双头螺柱联接（d）紧定螺钉联接

3．当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用______。

（a）螺栓联接（b）螺钉联接

（c）双头螺柱联接（d）紧定螺钉联接

4．承受预紧力F0的紧螺栓联接在受轴向工作载荷F时，残余预紧力为F1，这时螺栓所受的总拉力F2为______。

（a）

（b）

（c）

（d）

5．对于外载荷是轴向变载荷的螺栓联接，螺栓所受总拉力在

之间变化，则螺栓的应力变化规律按______。

（a）

（b）

（c）

6．若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的______。

（a）螺距和牙型角（或牙侧角）（b）线数与升角

（c）导程与牙型角（或牙侧角）（d）螺距与升角

7．在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是______。

（a）三角形螺纹（b）梯形螺纹

（c）锯齿形螺纹（d）矩形螺纹

8．普通螺纹的牙型角为

60º，当摩擦系数

时，则该螺纹副的当量摩擦系数

______。

（a）0.105（b）0.115

（c）0.1115（d）0.104

9．螺纹联接防松的根本问题在于______。

（a）增加螺纹联接的轴向力（b）增加螺纹联接的横向力

（c）防止螺纹副的相对转动（d）增加螺纹联接的刚度

10．螺纹联接预紧的主要目的是______。

（a）增强联接的可靠性和紧密性（b）增加被联接件的刚性

（c）减小螺栓的刚性

11．用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹______。

（a）牙根强度高，自锁性能好（b）传动效率高

（c）防振性能好（d）自锁性能差

12．被联接件受横向载荷作用时，若采用一组普通螺栓联接，则载荷靠______来传递。

（a）接合面之间的摩擦力（b）螺栓的剪切和挤压

（c）螺栓的剪切和被联接件的挤压

13．设计螺栓组联接时，虽然每个螺栓的受力不一定相等，但对该组螺栓均采用相同的材料、直径和长度，这主要是为了______。

（a）外形美观（b）购买方便

（c）便于加工和安装（d）降低成本

14．设计紧螺栓联接时，其直径愈小，则安全系数应取得愈大，这是由于直径愈小时，______。

（a）螺纹部分的应力集中愈严重（b）加工螺纹时愈易产生缺陷

（c）拧紧时愈易拧断（d）材料的力学性能愈不易保证

15．当采用铰制孔用螺栓联接承受横向载荷时，螺栓杆受到______作用。

（a）弯曲和挤压（b）拉伸和剪切

（c）剪切和挤压（d）扭转和弯曲

16．滑动螺旋工作时，其最主要的失效形式为______。

（a）螺杆的螺纹被剪断（b）螺母的螺纹被剪断

（c）螺纹工作面被压碎（d）螺纹工作面被磨损

17．在螺纹联接中最常用的螺纹牙型是______。

（a）矩形螺纹（b）梯形螺纹

（c）三角形螺纹（d）锯齿形螺纹

18．受倾覆力矩的螺栓组联接中，螺栓位置的布置应按以下原则______。

（a）为提高承载能力，螺栓应远离被联接件的几何形心

（b）为使被联接件受力均匀，应使螺栓均匀分布

（c）为提高承载能力，应远离翻倒轴线

（d）螺栓应布置在受拉力侧

19．用于薄壁零件联接的螺纹，应采用______。

（a）三角形细牙螺纹（b）梯形螺纹

（c）锯齿形螺纹（d）多线的三角形粗牙螺纹

20．在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是______。

（a）提高强度（b）提高刚度

（c）防松（d）减小每圈螺纹牙上的受力

21．在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制做沉头座孔或凸台，其目的是______。

（a）避免螺栓受附加弯曲应力作用

（b）便于安装

（c）为安置防松装置

（d）为避免螺栓受拉力过大

22．在下列四种具有相同公称直径和螺距，并采用相同配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是。

（a）单线矩形螺旋副（b）单线梯形螺旋副

（c）双线矩形螺旋副（d）双线梯形螺旋副

23．采用普通螺栓联接的凸缘联轴器，在传递转矩时，。

（a）螺栓的横截面上受剪切（b）螺栓与螺栓孔配合面受挤压

（c）螺栓同时受剪切与挤压（d）螺栓受拉伸与扭转作用

24．计算紧螺栓联接中螺栓的强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的倍。

（a）1.1（b）1.3（c）1.25（d）1.5

25．螺栓的材料性能等级标成6.8级，其数字6.8代表。

（a）对螺栓材料的强度要求（b）对螺栓的制造精度要求

（c）对螺栓材料的刚度要求（d）对螺栓材料的耐腐蚀性要求

26．紧螺栓联接在进行螺栓的强度计算时，应将拉伸载荷增加到原来的1.3倍，这时考虑的影响。

（a）螺纹的应力集中（b）扭转切应力作用

（c）安全因素（d）载荷变化与冲击

27．在调节机构中采用螺距为2mm的双头螺纹。

为使轴向位移达到20mm，螺杆应当转几转（螺母不动）？

（a）20转（b）10转（c）5转（d）2.5转

28．图示的螺旋拉紧装置，若按箭头方向旋转中间零件，可使两端螺杆A和B向中央移动，从而将两零件拉紧。

此时，两端螺杆A和B应是什么旋向？

（a）均为右旋（b）均为左旋

（c）螺杆A右旋、螺杆B左旋（d）螺杆A左旋、螺杆B右旋

29．螺纹升角增大，则联接的自锁性，传动的效率；螺纹牙形角增大，则联接的自锁性，传动的效率。

（a）提高（b）不变（c）降低

30．在承受横向载荷或旋转力矩的普通紧螺栓组联接中，螺栓杆作用。

（a）受切应力（b）受拉应力

（c）受扭转切应力和拉应力（d）既可能只受切应力又可能只受拉应力

31．紧螺栓联接受轴向外载荷F。

假定螺栓的刚度Cb与被联接件的刚度Cm相等，联接的预紧力为F0，要求受载后接合面不分离，当外载荷F等于预紧力F0时，则。

（a）被联接件分离，联接失效

（b）被联接件即将分离，联接不可靠

（c）联接可靠，但不能继续再加载

（d）联接可靠，只要螺栓强度足够，还可以继续加大外载荷

32．预紧力为F0的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷F之后，螺栓杆受到的总拉力F2F0+F。

（a）大于（b）等于（c）小于

三．填空题

1．常用螺纹按牙型分为________、__________、__________、__________。

其中，联接螺纹用____________牙型。

2．螺栓总拉力为F2的紧螺栓联接，螺栓的强度条件式为

，式中系数“1.3”的意义是________________________________________________。

3．螺栓组联接承受倾覆力矩或转矩作用时，为了减小螺栓的受力，螺栓布置应__________________________________________________________________。

4．螺纹联接防松的本质是防止________________的相对转动。

按其工作原理的不同可分为________________、_________________、____________________。

5．按防松原理，螺纹联接的防松方法可分为____________、____________、__________。

可拆的防松装置中__________________类工作可靠。

6．普通螺栓联接在拧紧螺母时，螺栓处于__________________应力状态下，应该按__________________________________进行应力计算。

7．螺纹联接防松的基本原理有___________________、___________________、__________________，其具体的防松方法和装置如：

______________________、

_______________________、______________________________（各举一例）。

8．螺纹联接预紧的目的在于_____________________________________________

。

9．受轴向变载荷（0~F）的紧螺栓联接，在残余预紧力不变的要求下，要提高螺栓的疲劳强度，可以_____________________________________________。

10．有一受轴向载荷的紧螺栓联接，所受的预紧力F0=6000N，工作时所受轴向工作载荷F=3000N，螺栓的相对刚度

，则该螺栓所受的总拉力F2=______，残余预紧力F1=______。

11．被联接件受横向载荷作用时，若采用普通螺栓联接时，则螺栓受______载荷作用，可能发生的失效形式为______。

12．传动用螺纹的牙侧角比联接螺纹的牙侧角小，这主要是为了______

______。

13．被联接件受横向载荷作用时，如果采用普通螺栓联接，则螺栓可能的失效形式为____________________；如果要用铰制孔用螺栓联接，则螺栓可能的失效形式为____________________________。

14．螺栓组联接中，螺栓的排列应有合理的间距和边距，以保证__________

。

15．普通螺纹的公称直径指的是螺纹的径，计算螺纹摩擦力矩时使用的是螺纹的径，计算螺纹危险截面积时使用的是螺纹的径。

16．在承受轴向载荷的紧螺栓联接中，当预紧力F0和轴向工作载荷F一定时，若降低螺栓的刚度Cb，则螺栓中的总拉力将。

17．在螺纹联接中，当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔时，往往可以采用

联接或联接。

四．综合题

1．图示为一提升装置，卷筒用6个M8（d1=6.647mm）的普通螺栓固联在蜗轮上。

已知卷筒直径D=150mm，螺栓均布于直径D0=180mm的圆周上，接合面间的摩擦系数f=0.15，可靠性系数KS=1.2，螺栓材料的许用应力[σ]=120MPa。

试求：

（1）该螺钉组联接充许的最大提升载荷Wmax=？

（2）若已知Wmax=6000N，其它条件同

（1），试确定螺栓直径。

附：

GB196—81

M8d1=6.647mmM10d1=8.376mm

M12d1=10.106mmM16d1=13.835mm

2．今有大径d=12mm，小径d1=10.106mm，许用应力[σ]=100MPa的普通螺栓，当搬手长度L=15d时，问螺栓不被拧断的搬手上作用力P的最大值是多少？

提示：

拧紧力矩T≈0.2F0d

3．图示为某一受轴向工作载荷的紧螺栓联接的载荷变形图。

（1）当工作载荷F=2000N时，求螺栓总拉力F2及被联接件间的残余预紧力F1。

（2）要使被联接件间不出现缝隙，最大工作载荷Fmax是多少？

4．图示为一螺旋拉紧装置，若按图上箭头方向旋转中间零件，可使两端螺杆A和B向中央移动，从而将两零件拉紧。

已知：

螺杆A和B的螺纹为M16，单线，材料的许用拉伸应力[σ]=80MPa。

（1）该装置中螺杆A和B上的螺纹旋向分别是右旋还是左旋？

（2）计算最大轴向拉力Fmax。

提示：

由GB196-81查得M16普通螺纹的参数：

小径d1=13.835mm；中径d2=14.701mm；螺距p=2mm。

轴毂联接

一、判断题

1．在轴端的普通平键联接，为了便于安装最好采用C型平键，而不是A型或B型平键。

（）

2．与矩形花键相比，渐开线花键的强度高。

（）

3．平键联接可以同时实现轴与轮毂的周向及轴向固定。

（）

4．采用两个普通平键时，为使轴与轮毂对中良好，两键通常布置成相隔180°。

（）

5．当被联接的毂类零件在工作过程中必须在轴上作轴向移动时，则应采用导向平键或滑键。

（）

二、单项选择题

1．键的长度主要根据（）来选择。

（a）传递转矩的大小（b）轮毂的长度

（c）轴的直径

2．键的剖面尺寸通常是根据（）按标准选择。

（a）传递转矩的大小（b）传递功率的大小

（c）轮毂的长度（d）轴的直径

3．轴的键槽通常是由（）加工而得到的。

（a）插削（b）拉削

（c）钻及铰（d）铣削

4．过盈联接传递转矩或轴向力，主要是依靠配合面的（）。

（a）变形（b）摩擦力（c）附着力

5．渐开线花键联接采用（）定心。

（a）大径（b）小径（c）齿形

6．导向平键联接的主要失效形式是（）。

（a）剪切和压溃（b）磨损（c）断裂

7．与平键联接相比，楔键联接的主要缺点是（）。

（a）键的斜面加工困难（b）键安装时易损坏

（c）轴和轴上零件对中性差

8．普通平键联接的主要失效形式是（）。

（a）剪切和压溃（b）磨损（c）断裂

三、填空题

1．普通平键的剖面尺寸是按____________从键的标准中选择。

其主要失效形式：

对于静联接是____________________________，对于动联接是

。

2．普通平键的工作面是，工作时靠传递转矩。

3．销主要用于___________，也可用于______________，还可用作______________。

4．根据齿形不同，花键分为________________和________________两种。

5．如需在同一轴段内安装一对普通平键时，应将它们布置在

__________________位置。

6．花键联接，对于静联接其主要失效形式是，对于动联接其主要失效形式是。

7．楔键联接的主要缺点是。

四、计算题

普通平键的键宽b=20mm、键高h=12mm，键的工作长度l=90mm。

轴径d=70mm，采用双键联接，许用挤压应力

=110MPa，试求出键联接允许的最大工作转矩T。

带传动

一．判断题

1．带的弹性滑动可以用增大摩擦来消除。

（）

2．带在运转过程中，每一截面始终存在拉应力、离心应力和弯曲应力。

（）

3．所有带传动都是靠摩擦来传递运动和动力的。

（）

4．带传动打滑首先在大带轮上发生。

（）

5．带传动接近水平布置时，宜将松边放在下边。

（）

6．在V带传动中，带轮的最小直径取决于带的型号。

（）

7．带的弹性滑动是带传动中固有的现象。

（）

8．在带传动中，为了增加摩擦系数，可以将带轮加工得粗糙一些。

（）

9．在带传动中，弹性滑动使从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度。

（）

10．在带传动中，弹性滑动产生的原因是带与带轮之间的摩擦系数较小。

（）

11．传动带在工作中受到变应力的作用，最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处。

（）

12．若设计合理，带传动的打滑是可以避免的，但弹性滑动却无法避免。

（）

13．带传动的最大有效拉力与预紧力、包角、摩擦系数成正比。

（）

二．填空题

1．弹性滑动将引起：

1）从动轮的线速度；2）传动效率；3）带的磨损；4）使带的温度。

2．带传动的特点有：

1）能载荷冲击；2）具有过载作用；3）有和打滑两种现象；4）带的寿命。

3．在V带传动中，带的型号是由和两个参数确定的。

4．带传动不工作时，带两边的拉力；工作时，有效拉力为Fe=F1-F2,也等于。

5．带传动的主要失效形式为和。

因此，带传动的设计准则为。

三．单项选择题

1．带传动的失效形式之一是带的（）

（a）松驰（b）